实现生物标志物的快速高灵敏检测对疾病诊断与治疗至关重要。本文构建了一种基于DNA纳米结构和催化发夹组装（CHA）的高灵敏、通用双放大电化学发光（ECL）传感平台，用于靶标检测。当靶DNA存在时，其与辅助链D1和D2杂交形成I形DNA纳米结构，进而触发后续CHA反应，产生大量H1-H2双链DNA复合物。所得双链复合物可被捕获在电极表面...
世界卫生组织估计，感染和耐药性导致每年约1000万人死亡。为缩短诊断时间并降低费用，本研究开发了一种用于细菌感染即时检测（POC）的装置。该装置采用包裹结晶紫（CV）的凝集素功能化壳聚糖纳米颗粒作为传感材料。纳米颗粒直径小于200 nm，在细菌存在时发生特异性凝集，形成肉眼可见聚集体，而非细菌样品则保持均一悬浮液。装置仅需100 μ...
本研究通过氮化硼碳纳米片（BCN NSs）与三(4,4'-二羧酸-2,2'-联吡啶)钌(II)二氯化物（Ru(dcbpy)3Cl2）化学交联，制备了自增强纳米复合材料BCN NSs-Ru，并将其作为发射体构建电化学发光（ECL）生物传感器，用于超灵敏检测癌症标志物人胸苷激酶1（TK1）mRNA。BCN NSs边缘的氨基和不饱和硼原子...
在抗体固定化过程中施加电场，可使抗体在生物传感器表面取向排列，从而提高抗体与抗原的结合概率并最大化传感器灵敏度。本研究利用在叉指微电极内部施加电场，对具有极性特征的免疫球蛋白G（IgG）进行传感器内取向排列，开发了一种增强抗体-抗原结合概率的生物传感器。首先通过理论计算确定最优排列条件，并通过比较纯化抗β-淀粉样蛋白抗体排列前后的阻...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）疫情再次凸显快速、准确且经济的即时检测（POC）体外诊断需求。POC检测的核心挑战是在短检测时间内兼顾高灵敏度与低成本。光子集成电路（PIC）生物传感器具有高分析灵敏度、多路检测、易微型化和适合大批量制造等优势。非对称Mach–Zehnder干涉仪（aMZI）是其中一类灵敏度可调的...
本文为原论文《通过微环谐振器环下干涉图增强群折射率生物传感器灵敏度》的更正说明。原研究以微环谐振器（MRR）作为群折射率生物传感器，利用环下干涉图（ring-down interferograms）提高对折射率变化的灵敏度。更正指出原发表版本中表3内容与表4重复，现重新给出表3：在1 dB/cm传播损耗条件下，五种不同MRR半径（R...
谷氨酸(GLU)和γ-氨基丁酸(GABA)水平失衡及其亚秒级信号动态变化见于创伤性脑损伤、癫痫和阿尔茨海默病等多种脑疾病。本研究报道了一种用于亚秒级同时实时检测GLU和GABA的硅(Si)多功能生物传感器探针的优化与体内测试。该Si探针具有四个表面功能化铂超微电极(UME)，用于检测GLU和GABA，一个哨兵位点，以及用于原位校准的...
新冠疫情引发组织范式转变，其短期与长期影响尚未被充分理解。本文综述以纳米材料为基础，用于SARS-CoV-2预防、检测、诊断和治疗的多种方法。纳米结构按维度可分为纳米颗粒、量子点、纳米线、碳纳米管、薄膜和纳米复合材料，可通过自上而下和自下而上方法制备。纳米材料高比表面积使其适合构建高灵敏电荷/场传感器，包括电学、化学、光学和气体传感...
急性心肌梗死（AMI）是主要死因之一，数十年来威胁人类生命。目前其诊断主要依赖心电图（ECG），但已被证明不足。为克服ECG局限，提出高效检测心脏生物标志物。特别是肌钙蛋白，尤其是心肌肌钙蛋白I（cTnI）和心肌肌钙蛋白T（cTnT）的测定，在心肌损伤诊断中敏感性和特异性更优。作为最危及生命的状况之一，需要快速、普适、低成本且特异灵...
生物传感器广泛应用于生化、电化学、农业和生物医学等领域，可集成食品、医疗、环境监测、水质、法医、药物研发等即时检测应用。通过高亲和力生物分子识别，生物传感器能在小体积样品中灵敏检测分析物。微流控技术利用流体力学操控微升/纳升级液体，使生物传感器实现小型化、自动化和集成化。现有商用设备往往体积大、速度慢、成本高且依赖人工，而微流控生物...
饮用受细菌污染的水和牛奶可引发食源性疾病暴发，因此开发快速、灵敏的细菌检测方法对公共卫生保护至关重要。本文报道了一种基于宽带马赫–曾德尔干涉（Mach–Zehnder Interferometry, MZI）的微型免疫传感器，用于在饮用水和牛奶中同时测定鼠伤寒沙门氏菌（S. typhimurium）和大肠杆菌 O157:H7（E. ...
集成生物传感器平台因能缩短样本到答案时间而备受关注。将尽可能多的生物传感器过程与功能整合到单一芯片中，可提升即时检测设备的便携性与部署速度。生物标志物检测的样品制备与传感通常在不同装置上完成，易引入污染、样本损失和误差。本文报道一种完整实验室芯片系统，集成样品制备、片上光流控染料激光器和光学检测。首先展示片上分布式反馈（DFB）染料...
胃肠炎是全球主要公共卫生问题之一，尤其在儿童中每年导致300万至600万例死亡，约占5岁以下儿童总死亡的20%。病毒是胃肠炎发作的主要病因，约占70%，其快速、特异和早期诊断对成功抗病毒治疗及降低感染负担至关重要。本文首次系统综述了利用电化学、光学和压电等不同类型生物传感器检测人类胃肠炎病毒的最新进展。文章首先介绍病毒性胃肠炎的重要...
口腔癌因死亡率高且易转移而成为全球重大健康问题。尽管生物医学研究不断进步，早期口腔癌检测仍具挑战性，传统诊断方法复杂且准确性不足。为提升患者生存率，亟需更快、更简便、无创且更精准的诊断方法。本文综述了生物传感器在口腔癌检测中的潜在价值，重点介绍利用不同生物传感器靶向多种生物标志物的策略，并聚焦分子层面的DNA生物传感器、RNA生物传...
新冠疫情持续威胁人类健康、经济与社会关系，全球科学家不断开发新型快速病毒检测工具。本文报道一种用于即时检测（point-of-care, PoC）SARS-CoV-2 的生物传感器平台，可在实验室条件和住院患者拭子样本中快速检测刺突蛋白（S protein）。该平台是作者前期工作的延续与改进，核心为基于微控制器的读出电路，用于测量叉...
低浓度小分子检测对现有化学与生物传感器具有挑战性。本文设计了一种基于对称金属包层等离子体波导（SMCW）的高灵敏等离子体生物传感器，用于检测生物分子。通过精确设计结构并调节导波层厚度，可激发超高阶导模，从而在折射率变化时产生陡峭相位变化和较大的 Goos–Hänchen 横向位移。该位移与 SPR 传感基底反射信号的光学相位变化锐度...
人畜共患病和动物疾病威胁人类健康、动物生物安全与生产性能。目前，动物疫病暴发通常依赖中心实验室和受过训练的人员进行 PCR、免疫分析或细胞培养确认，流程昂贵、耗时，且常滞后于疾病发生或进展。即时检测（POC）设备与试纸具有快速、简便、低成本和可现场使用的特点，可直接用于动物病原检测。人类医学中 POC 诊断已取得显著进展，但动物 P...
本文采用严格的第一性原理计算，系统探索 Janus MoOS 单层在氧端和硫端对 DNA/RNA 碱基分子的传感可能性。不同碱基与 Janus MoOS 表面的相互作用能差异表明该单层可用于 DNA 测序。DNA/RNA 碱基与氧侧、硫侧的放热相互作用能分别约为 0.61–0.91 eV 和 0.63–0.88 eV，结合距离表明碱...
本文综述了MXene及其纳米复合材料在生物传感中的研究进展与新兴挑战。MXene是一类由早期过渡金属碳氮化物衍生而来的二维材料，具有金属导电性、丰富表面化学、亲水性、良好生物相容性和高生物分子负载能力，可用于检测多种分析物。文章系统总结了MXene的合成方法、结构表征及其相对于其他二维材料在生物传感中的优势，并重点讨论了其氧化稳定性...
植酸酶是一种可将植酸底物生物转化为可消化磷酸根离子的商业酶。近年来，银纳米团簇（AgNCs）因可调且高效的荧光特性，成为生物传感器中备受关注的光学换能纳米材料。本文开发了一种基于明胶支撑 AgNCs 荧光猝灭的新型检测平台，用于检测植酸酶活性和磷酸根离子。AgNCs 通过明胶支撑反应合成，并经透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（...